3Dプリント インフィル完全マスター：最適パーセンテージ選択のエキスパートガイド

3Dプリントオブジェクトには2つの明確なゾーンがあります。ユーザーが「壁」と呼ぶ外殻（シェル）と、インフィル（内部充填）または内部パーツです。

正しく製造されれば、これら2つの値が3Dモデルの機械的特性（耐性、仕上がり、時間、プリントコスト）を決定します。

3Dプリント愛好家はシェルの結果を容易に制御できますが、オブジェクトのインフィル制御に苦労します。

しかし、Cura 3Dを使用すれば、3Dオブジェクト内部の材料の構造、形状、パーセンテージを選択できます。

スライサープログラムには、設計者が3DモデルをGコード命令に変換する際に設定される命令プログラムが含まれます。パラメータはインフィル密度またはインフィルパターンに分類されます。

本記事は、プリンターのインフィル設定を理解・操作し、最適なインフィルパターンを見つけるのに役立つ十分な情報を提供します。

3Dプリントにおけるインフィルとは？

インフィルとは、3Dプリントモデル内部に堆積されるプラスチック材料を指します。また、3Dプリントパーツの内部構造に関連します。プリントプロセス終了後は不可視になります。

3Dプリントインフィルの重要性

3Dプリントインフィルは、実用的な3Dプリントプロセスに向けていくつかの重要な役割と機能を果たします。以下のリストは、インフィルの重要性を用途の高い順から低い順に示しています。

• 3Dプリントに堅牢性と堅固さを与え、プリント品質を高める
• トップレイヤーのプリントサポートを提供
• 必要な3Dプリント重量を提供
• 3Dパーツにより高い美的レベルを与える

3Dプリントに必要なインフィル量は？

インフィル密度とは？

3Dプリントインフィル密度とは、パーツの「充実度」または「密実度」を指します。スライサーではインフィル密度がパーセンテージで表され、0%は中空部分、50%未満は低インフィル、50%以上は高インフィルを示します。

また、100%は完全なソリッド（中身が詰まった）3Dプリントオブジェクトを意味します。

3Dプリントインフィルはプリントオブジェクトの重量に大きく影響します。また、3Dプリント中、プリンターが溶融層を堆積させ、インフィルラインがトップ・ボトムレイヤーと結合してインフィルオーバーラップを形成し、3Dプリントパーツに高いインフィル密度を与えます。

最終的には、内部が充実しているほどパーツは重くなります。また、密度はプリント時間とインフィル材料消費量に影響します。

したがって、より厚いレイヤーとインフィル密度、レイヤー高さなどの要素が組み合わさって、全体的な3Dプリントオブジェクト強度を決定します。

標準的なプリントには15〜50%のインフィル密度が必要です。これはプリント時間短縮、材料節約、優れたプリント強度を保証する量です。

常に注意すべきは、インフィル密度が高いほどプリントの柔軟性が低下することです。

推奨3Dプリントインフィル設定

• 標準的な3Dプリントモデル：15〜50%
• 機能的な3Dモデル：50〜100%
• フィギュア・オブジェクトプリント：0〜15%
• 柔軟なモデル：1〜100%

最も強い3Dプリントインフィルは？【インフィルパターン】

これは3Dプリントの内部構造組成を指します。また、3Dイメージの意図された用途によって異なるインフィルパターンがあります。

より重要なのは、インフィルパターンが3Dオブジェクトの強度、重量、柔軟性、プリント時間を決定する点です。特筆すべきは、市場にはシンプルなインフィルラインから最も複雑なインフィルラインまで多数存在することです。

インフィルパターンの選択は、望む3Dプリント強度に依存します。例えば、ラインインフィルはキュービックパターンほど安定しません。

1. 低強度

a) ラインインフィルパターン

3Dプリンターは1層あたり単一方向にのみ平行線を描きます。次の層ではラインを90度回転させます。このパターンは、高いオブジェクト安定性を必要としない装飾的・標準的なモデルに適しています。

特徴

• ラインパターンは滑らかなトップ面を生成
• Z軸での安定性が低い
• X軸・Y軸での強度が低い

b) ジグザグパターン

ラインパターンと非常に似ています。また、プリンターはジグザグモーションでラインをプリントします。フローが中断されにくく、スムーズなプリント体験を提供します。

ジグザグパターンは安定性に欠けるプリントを生成するため、サポート構造での使用により適しています。

特徴

• 滑らかな3Dプリントトップ面をプリント
• ライン間の結合が少ないためZ軸での安定性が低い
• ライン方向に直接沿わない限りX軸・Y軸での強度が低い
• ライン間の結合不足によりせん断抵抗が不十分

2. 中強度パターン

a) グリッドパターン

ラインパターンとよく似ています。また、1層あたり1次元ではなく2次元のラインを持つという特徴があります。これはプリント強度を高めますが、より多くのフィラメントを消費することを意味します。

内部構造がシンプルなため、平均的〜短いプリント時間を享受します。

特徴

• Z軸での優れた強度
• ライン方向に直接整列していればX軸・Y軸での優れた強度
• ライン方向に対して斜めに整列していればX軸・Y軸での低強度

b) 三角形パターン

三角形インフィルは2次元の三角形メッシュに基づいています。また、外壁に最大抵抗が必要な日常オブジェクトに適用可能です。さらに、インフィル角度45度でラインを整列させることで、外壁の高い抵抗と究極の強度を達成できます。

特徴

• 層が均等に分布
• X軸・Y軸での高強度
• 優れたせん断抵抗

c) 三角形・六角形混合パターン

このパターンを使用すると、三角形と六角形のユニークな混合が生成されます。また、低材料消費率で精密な形状と強力なパターンを作ります。

短いラインにより全方向への接続が容易です。また、3Dプリントを曲げようとしたときの課題が少なくなります。

特徴

• ライン方向に関わらずX軸・Y軸で非常に高い強度
• 良好なせん断抵抗を提供
• 追加トップレイヤーで滑らかな表面を製造

3. 高強度パターン

a) キュービックパターン

45度傾けて積み重ねた立方体で構成されます。特筆すべきは、立方体の傾きが平面上で三角形と水平な外観を呈する点です。

より重要なのは、キュービックパターンが全方向で強いことです。残念ながら、他のパターンより時間とフィラメント材料を消費します。

特徴

• ライン方向に関わらず非常に高い強度を誇る
• かなり高いせん断抵抗
• 大量のプラスチック材料を消費
• プリントに時間がかかる

b) キュービック細分化パターン

このパターンは、通常のキュービックパターンの高材料消費に対応するために調整されました。設計者はオブジェクト中心で立方体を大きくし、立方体がオブジェクトのシェルに当たるたびに、より小さな立方体に分割されるようにしました。

その結果、外側領域の方が中心領域より複雑になります。したがって、内部パーツにより少ないプラスチックで済みます。

特徴

• 優れた強度/重量比を享受
• フィラメントピロウイング（枕状の膨らみ）を軽減
• プリントライン方向に関わらず堅牢
• 柔軟なプリントには不向き

インフィルは強度を増すか？

はい、インフィルフィラメントは、製造に使用されたフィラメント密度のパーセンテージに応じて、3Dプリントパーツの強度を増加させます。

3Dプリント愛好家として、使用するフィラメント密度のパーセンテージは、プリントしようとする3Dオブジェクトのみに依存します。

荷重がかかるモデルを3Dプリントする場合、より高いインフィルパーセンテージを使用して高いプリント強度を達成する必要があります。

例えば、30%フィラメント密度で3Dオブジェクトをプリントし、別の3Dモデルを10%フィラメント密度でプリントしたとします。この場合、最初のオブジェクトは2番目のプリントの3倍強くなります。

最も速いインフィルパターンは？

速度重視で最適なインフィルパターンを求めるなら、いくつかのインフィルパラメータを探す必要があります。特筆すべきは、直線ベース、少ない材料使用、最小限の動きを持つインフィルが、3Dプリントで利用可能な最速速度を提供する点です。

したがって、ラインパターンまたはレクチリニアパターンが、3Dプリントにおける速度重視の最適インフィルパターンです。さらに、方向転換傾向の強いパターンは、ラインパターンよりプリントに時間がかかります。

Curaインフィルパターン解説

Curaアプリケーションソフトウェア

Curaとは、3Dプリンターで使用されるアプリケーションソフトウェアを指します。特筆すべきは、David Brahm氏がソフトウェアを設立し、後に3Dプリンター製造会社Ultimakerの従業員として加わり、ソフトウェア維持を支援した点です。

簡単に言えば、Curaはあなたの3Dオブジェクトのデータを、プリンターが理解できる言語に変換します。

Curaとインフィル

Curaは、3Dプリンターを多様にカスタマイズできる多くのメリットを提供します。また、Curaはあなたがインフィル設定を選択できる多数のインフィルパターンを楽しむのを助けます。

また、プリントに必要な強度を与え、3Dプリント重量を最小限に抑え、プラスチックフィラメントを節約する優れたツールとして機能します。

結論

本記事は、3Dプリントインフィル、インフィルパターンが異なる特徴を保持し、すべてが3Dプリント業界で異なる目的を果たすことについて情報を提供します。

より重要なのは、3Dインフィル技術がさまざまな業界や3D愛好家の個人利用での使用と応用を可能にする点です。